Nasceu filho de Robert Stephenson, operador de uma máquina de bombeamento numa mina de Wylam, e de Mabel Carr. Crescendo perto dos campos de carvão de Newcastle, absorveu o ritmo do trabalho nas minas e das primeiras máquinas a vapor, que moldariam a sua carreira.

Depois de trabalhos na infância, como guardar vacas e recolher carvão, passou a ter emprego mais estável nas minas. Operar e manter motores estacionários na indústria carbonífera do Tyne ensinou-lhe confiabilidade, economia de combustível e resolução prática de problemas.

Casou-se com Frances Henderson e procurou salários mais estáveis em meio aos ciclos de prosperidade e crise da mineração de carvão. O filho Robert nasceu pouco depois, e a responsabilidade de ser pai intensificou o seu impulso para dominar a engenharia.

Robert Stephenson nasceu e mais tarde se tornaria um engenheiro eminente por mérito próprio. A ambição de George passou a incluir cada vez mais a educação do filho, vendo na engenharia qualificada um caminho para tirar a família da pobreza.

Aceitou trabalho em Willington Quay, mais perto do coração industrial ao redor de Newcastle upon Tyne. Os sistemas complexos de bombeamento e içamento do local aprofundaram a sua familiaridade com vapor de alta pressão e com rotinas pesadas de manutenção.

Frances Stephenson morreu, deixando George viúvo e com uma criança pequena. A perda obrigou-o a conciliar longos turnos com os cuidados do filho e fortaleceu a sua determinação em garantir melhores perspectivas por meio de competência técnica.

Na Mina de Killingworth, conseguiu reparar com sucesso um motor de bombeamento problemático do tipo Newcomen quando outros não conseguiam. Os sócios gestores da mina reconheceram o seu talento prático e ele foi promovido a mestre de máquinas, com autoridade mais ampla.

Construiu a locomotiva Blucher para puxar vagões de carvão ao longo do caminho de vagonetes de Killingworth. Usando aderência em vez de mecanismos de cremalheira, demonstrou que o vapor podia transportar grandes cargas com eficiência em trilhos relativamente lisos.

Desenvolveu melhores sistemas de engate e arranjos de rodas para reduzir descarrilamentos nas linhas das minas. No mesmo período, projetou uma lâmpada de segurança com fluxo de ar controlado, entrando numa disputa pública com Sir Humphry Davy sobre a prioridade da invenção.

Planejou a Estrada de Ferro da Mina de Hetton para a propriedade de John Lambton, combinando planos inclinados por gravidade, motores estacionários e locomotivas. O projeto serviu como campo de prova para integrar levantamento topográfico, finanças e operações num único sistema.

O empreendedor quaker Edward Pease o contratou para transformar um substituto de canal puxado por cavalos numa ferrovia a vapor. Os levantamentos e a persuasão de Stephenson direcionaram o empreendimento para o uso de locomotivas, estabelecendo um modelo para ferrovias públicas.

Com apoio financeiro de Edward Pease e outros, estabeleceu uma fábrica de locomotivas que incluía o filho Robert. A empresa de Newcastle profissionalizou a fabricação de locomotivas, levando-a do artesanato sob encomenda para uma produção industrial repetível.

Em 27 de setembro, a Locomotion Nº 1 transportou passageiros e carvão na viagem inaugural da ferrovia. O evento atraiu atenção nacional, mostrando a investidores e ao público que ferrovias a vapor podiam operar além de minas isoladas.

Para a Estrada de Ferro de Liverpool e Manchester, ele e Robert inscreveram a Rocket, com caldeira multitubular e um eficiente tubo de sopro. O desempenho convenceu diretores como Henry Booth de que as locomotivas eram o futuro, em vez de sistemas de cabos com motores estacionários.

A linha abriu como uma ferrovia intermunicipal histórica, ligando o porto de Liverpool às fábricas têxteis de Manchester. Apesar do acidente fatal envolvendo o parlamentar William Huskisson, a velocidade e a receita da ferrovia provaram que o modelo era viável.

À medida que a febre ferroviária ganhava força, aconselhou novas linhas e promoveu uma bitola consistente usada nos seus principais projetos. Essa prática, mais tarde chamada de bitola padrão, ajudou a interoperabilidade e reduziu custos na crescente rede britânica.

Tendo acumulado riqueza com engenharia e ações ferroviárias, aposentou-se em Tapton House para administrar terras e seguir interesses mais tranquilos. Mesmo aposentado, visitantes buscavam o seu julgamento sobre ferrovias que estavam remodelando a economia vitoriana.

Morreu em Tapton House, amplamente reconhecido como o principal engenheiro prático das primeiras ferrovias a vapor. O seu trabalho com Robert e parceiros como Edward Pease deixou padrões duradouros no projeto de locomotivas, na construção e na operação ferroviária.